分析设计研究电动汽车高压互锁
高压互锁原理及回路设计
高压互锁原理及回路设计
高压互锁(HVIL),是高压互锁回路(Hazardous V oltage InterlockLoop)的简称。也叫危险电压互锁回路(US7586722 High V oltage Interlock System and Control Strategy),高压互锁是指通过使用低压信号来检查电动汽车上所有与高压母线相连的各分路,包括整个电池系统、导线、连接器、DCDC、电机控制器、高压盒及保护盖等系统回路的电气连接完整性(连续性)。
在ISO国际标准《ISO 6469-3:2001电动汽车安全技术规范第3部分:人员电气伤害防护》中,规定车上的高压部件应具有高压互锁装置,但并没有详细地定义高压互锁系统。高压互锁的目的是,用来确认整个高压系统的完整性的,当高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候,就需要启动安全措施了。
一、高压互锁原理
高压回路内以动力电池包作为电源,低压回路也需要一个检测用电源,让低压信号沿着闭合的低压回路传递。一旦低压信号中断,说明某一个高压连接器有松动或者脱落。高压互锁原理图如下。在下面图片体现的高压互锁信号回路基础上,按照整体策略,设计监测点或者监测回路,负责将高压互锁信号回路的状态传递给VCU或者BMS。
二、高压互锁回路设计原则
由于电动车动力系统是由多个子系统组成的,他们两两之间都是靠高压连接器相互连接,同时运行的环境十分恶劣,大多数工况处在振动与冲击条件下,因此高压互锁设计是确保人员安全和车辆设备安全运行的关键。
总体来看,电动汽车高压互锁回路设计须遵循以下原则:
电动汽车的高压互锁及故障检测
图1某电动汽车高压互锁回路端子
高压互锁回路端子
图2高压互锁回路端子互锁与断开
插座
插头
电源
正极电源负极
电源负极
插座
插头
电源正极中间互锁端子断开
互锁
1.2.2某纯电动汽车高压互锁回路
纯电动车辆新增了很多高压用电或供电装置,如电机、电机控制器、DC/DC 、高压动力电池与压缩机等。GB/T
18384.1-2015,
GB/T18384.2-2015,GB/T18384.3-2015《电动汽车安全要求》
等标准提到高压连接器非人为自行断开都不应导致车辆产生危险。
某电动汽车高压互锁回路模型图如图3所示。由图3可见该电动汽车高压互锁有两路,其中VCU-PTC-空调压缩机-VCU 回路不影响整车上高
压,但会导致空调不制冷不制热。另一路VCU-OBC-PDU-
图5HVIL 检测电路
DC/DC-VCU 出现故障则会导致车辆无法上高压[4]。
图3某纯电动车高压互锁回路模型
OBC VCU PDU DC/DC 空调压缩机
PTC 1.2.3高压互锁装置检测电路设计
由高压互锁原理知,电动汽车用高压连接器中的
HVIL 接口与高压大电流接口在插入或拔出时有时间先
后;当连接器插合时,HVIL 端子先于连接器端子插入,
当连接器拔出时,HVIL 端子先于连接器端子断开,
连接器高压端子后断开。利用HVIL 端子就能确保连接器高压端子可靠连接或提前预判其意外断开。高压连接器的HVIL 检测电路有直流源与PWM 两种方案,如图4所示。图4(a )为直流源方案简图,在整个HVIL 环路外部施加一个直流源,并通过检测V1和V2处的电压,来诊断高压连接器状
新能源汽车高压互锁原理及故障诊断技术探究——以吉利帝豪EV300_为例
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NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车
新能源汽车高压互锁原理及故障诊断技术探究
——以吉利帝豪EV300为例
柯裕伟
南宁职业技术学院 广西南宁市 530008
摘 要:
随着新能源汽车技术的快速发展,新能源汽车品质和市场认可度全面提升,受到市场的高度欢迎。和传统汽车相比较,新能源汽车具有高压系统,对高压部件安全运行、维护和修理带来了严峻考验。为确保新能源汽车高压系统的安全性和稳定性,高压互锁技术被广泛应用。本文对高压互锁系统的结构、原理进行概述,并以吉利帝豪EV300电动汽车为例,进一步说明了高压互锁的故障诊断思路和具体解决办法。
关键词:新能源汽车 高压互锁 原理 故障诊断技术
1 引言
新能源汽车与传统汽车相比结构上增加了高压系统,高压零部件包括动力电池、驱动电机、高压配电箱(PDU)、电动压缩机、车载充电机(OBC)、PTC 加热器等,互相之间通过高压线束连接,组成了整车的高压系统。高压系统动辄300V 以上的工作电压和上百安的工作电流对用电设备的安全运行及维修提出了更高的要求。为保障新能源汽车的安全稳定运行,降低故障发生几率,高压互锁系统作为新能源汽车电气保护的一项重要措施,得到广泛应用。
2 高压互锁系统概述
2.1 高压互锁的定义
高压互锁(HVIL),是高压互锁回路(Hazardous Voltage InterlockLoop)的简称,也叫做危险电压互锁回路(High Voltage Interlock System and Control Strategy)。高压互锁是指使用低压信号监视高压回路完整性的一种安全设计方法。对新能源汽车高
新能源汽车高压互锁系统的原理及故障诊断技术研究
NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车
时代汽车 新能源汽车高压互锁系统的原理及故障诊断技术研究
沈同春
无锡南洋职业技术学院 江苏省无锡市 225600
摘 要: 随着社会的不断发展,使得新能源汽车在汽车行业得到了迅速的发展。和传统的汽车相比较,新能源汽车具有高压系统,其产生的电流对汽车的互锁系统和安全使用提出了更多的要求。因此,应当按照新能源汽车的实际要求,保证高压互锁系统的性能,并且及时的解决存在的故障问题,提供系统的稳定性。本文主要对新能源汽车高压互锁系统的应用发展现状及原理进行概述,进一步说明了高压互锁系统的故障问题和相应的处理方法,从而保证新能源汽车的高压部件接触安全。
关键词:新能源汽车 高压互锁系统 原理 故障诊断技术
新能源汽车不仅具有较好的节能环保技术,而且在其他的诸多方面都进行了相应的改革与创新,其中,高压互锁系统就是新能源汽车的一个重要组成部分。高压互锁系统、全面的考虑到了汽车的安全性能、使用寿命、使用方式等因素,因此,确保高压互锁系统的使用性能和未来发展是极为重要的问题。但是,新能源汽车的高压互锁系统也存在着一些技术故障问题,需要利用有效的诊断技术进行判断,并解决相关的问题。由此可见,对新能源汽车高压互锁系统的原理及故障诊断技术进行研究具有重要的意义。
1 新能源汽车高压互锁系统的应用发展现状
现阶段,我国的新能源汽车产业正处于发展的初级阶段,相关的处理技术也有待完善和创新,因此,为了强化新能源汽车使用的安全性能,科学的使用高压互锁系统极为重要。通过对高压互锁系统的合理应用,能够将新能源汽车中具有的自动化、智能化等优势充分的体现出来,而且也有利于开发和完善高压互锁系统的内部功能及结构。除此之外,高压互锁系统还在一定程度上解决了新能源汽车当中存在
新能源汽车高压线束高压互锁原理和应用浅析
新能源汽车高压线束高压互锁原理和应
用浅析
摘要:随着我国大力提倡节能减排、环保交通,新能源的发展已成为我国能源技术领域的重要课题。而新能源汽车的崛起,也是一个很大的市场。高压电力是新能源汽车的主要动力系统,而其中的高压线束是该系统的核心部件,其技术和实际应用是本文的重点。本文将对高压线束互锁的工作原理及该技术的应用进行深入地探讨。
关键词:新能源汽车;高压电线;连锁理论;
引言:新能源汽车行业的崛起,促进了新能源技术的研发,而电动车则是新能源汽车发展的重要方向。在电动车的大量生产中,其安全性、技术成熟和技术开发应用的水平是判断其安全性的重要因素。其中,高压系统的安全性能是决定整个电动车安全性能的关键因素,与过去的车辆电压约为16伏特,而采用220V 的高压电动车则有较大的危险。为了极大地提高电动车的安全性能,对高压线路进行了研究,对高压线路的连锁机理和应用进行了深入的研究。
一、高压互锁的概念和功能
新能源汽车高压系统的元件安装标准,按照国际标准,新能源汽车的高压系统部件应该有一个高压互锁。高压互锁的作用是对高压线路进行检测,避免出现断路、短路等问题。高压互锁设备采用低电压输入高压系统,对高压线路进行整体试验,以保证高压系统各部分和高压电线的完整性,如果系统发生故障,必须进行维修,以保证高压系统的安全。高压互锁设备在发现高压系统存在短路、断路等故障时,通过对其安全性评价,通过对其当前状态进行分析,并提出相应的解决方案。
(一)过流的探测与排除
在高压系统运行良好的情况下,为了保证高压系统的安全,不能使用过电流来破坏系统的元件,而对高压系统进行过电流的检测,可以有效地判定高压系统的线路故障。一旦发现有过流现象,则会立刻进行故障处理,切断线路,并开启报警装置,从而提高电动车的安全性。
新能源汽车高压互锁故障分析与排除
———————————————————————课题项目:浙江省教育厅2018年度国内访问工程师培养项目
(课题号:2018访203);浙经院2018年校级教学改革
研究:项目混合式教学模式在汽车专业技能竞赛人才
培养中的应用研究(课题号:xjg2019006)。
作者简介:佘翔(1989-),男,安徽宣城人,浙江经济职业技术学
院专任教师,讲师,长安大学载运工具运用工程专业
硕士,研究方向为新能源汽车技术。0引言纯电动汽车与传统内燃机汽车相比,多了动力电池、电机控制器、车载充电器、高压分线盒、DCDC 转换器等高压元器件,互相之间通过高压线束连接。高压系统工作电源一般在300V 以上,因此如何保障其使用安全是一项重要课题。其中,高压高压互锁(High Voltage Interlock Loop )就是纯电动汽车上的一个重要安全功能,它的作用是用来检测高压回路中高压连接器的连接状态,识别高压连接器未连接或意外断开的故障。
1高压互锁的结构
高压互锁的实现首先依靠连接器自身的结构。如高压连接件上设置互锁接口,图1可以看出,高压连接器除了自身的高压大电流接口外,还集成了一个HVIL 接口;接
口有两个PIN 脚,当高压连接器插合后,两个PIN 成短路
状态;当高压连接器断开后,这两个PIN 脚成开路状态。同
理,在高压元件的盖上也有类似设置。当高压部件连接完
整后,高压互锁构成封闭回路,相关模块就能通过检测互锁回路来判断高压回路的完整性。2高压互锁的检测原理高压连接器中的HVIL 接口与高压大电流接口在插入或拔出时,有个时间差,如图2所示;当连接器插入时,高压端子先接触,HVIL 端子后接触,时间差为Δt1;当连
新能源汽车高压互锁故障诊断与排除
新能源汽车高压互锁故障诊断与排除
摘要:高压互锁系统充分考虑到了新能源汽车的具体使用方式、使用年限、外部因素良好应对情况,通过高压互锁系统,可以保证车辆在运行过程中的安全可靠性。当高压互锁系统中出现故障时,需要对其故障问题进行诊断与排除,作为新能源汽车维修人员,必须熟悉高压互锁的作用、分析高压互锁的原理、检测常见的高压互锁故障,这是从事新能源汽车维修的必备技能。本文将阐述高压互锁系统结构、工作原理,分析故障原因,说明故障诊断流程。
关键词:新能源汽车高压互锁故障诊断
0 引言
纯电动汽车与传统燃油车相比,多了动力电池、电机控制器、车载充电器、高压分配盒、DC/DC转换器等高压元器件,这些元器件互相之间通过高压线束连接。高压系统的工作电压一般在300V以上,高压互锁系统就是用来检测高压回路中高压连接器的连接状态,识别高压连接器未连接或意外断开的故障,保障各高压元器件线束连接到位以及异常状态情况下的安全。
1 高压互锁结构及原理
1.1高压互锁回路设置的目的
在车辆上电前确保整个高压系统的完整性,使高压处于一个封闭的环境下工作。在车辆上电前,若检测到电路不完整,则系统无法上电,避免因为虚接等问题造成事故。
当整车在运行过程中,高压系统回路断开或者完整性被破坏时,需要启动安全防护。在车辆行驶过程中,若检测到高压回路松动,在高压断电之前给整车控制器提高报警信号,预留整车系统采取应对措施的时间。
防止带电插拔高压插接器给高压端子造成的拉弧损坏。在高压系统工作过程中,如果没有高压互锁设计的存在,手动断开高压连接点时,在断开瞬间,整个
新能源汽车EV300高压互锁原理与检修
一 高压互锁的简介 二 高压互锁的组成 三 高压互锁的控制策略 四 EV300高压互锁的线路介绍 五 常见的高压互锁问题及诊断
一 高压互锁的简介
电动汽车高压互锁,也指危险电压互锁回路,简称HVIL。通过使 用电气小信号,来检查车辆高压器件、线路、连接器及护盖的电气完 整性,若识别出回路异常断开时,则会毫秒级时间内断开高压电,保 障用户安全。
VCU:P0A0A11—— 整车控制器 VCU 高压互锁断开 P105763——准备充电过程中高压互锁检测超时
VCU:车载充电机高压互锁:HVIL 打开 / 错误
根据故障现象和故障码提示信息,初步判断是高压互锁故障,导致车辆无法上高压电。
五 吉利EV300常见的互锁问题及诊断
(1)互锁回路的检修 ①将电源开关置于 OFF 挡,断开低压辅助蓄电池负极,然后断开 VCU 上 CA55 端子,测量 CA55/51 与 CA55/73 间电阻,正常应小于 1Ω,若不是,则说明出现了断路故障,分段检测 直至找到故障点即可; ②断路故障排除后,试车验证,若故障仍存在,使用背插法,测量 CA55/51 的对地电压或读 取波形,若不正常,说明可能存在信号短路故障,使用隔离法找到故障点即可。 (2)VCU 自身 若线路正常,则说明故障点在 VCU 内部。
二
高压互锁的组成
(2)互锁监测器 监测器分为两类,一种用于监测高压连接器连接是否完好,另外
纯电动汽车高压互锁的工作原理
纯电动汽车高压互锁的工作原理
纯电动汽车高压互锁是一种安全措施,用于确保在电动汽车高压电池系统充电或维修时,电池系统没有电流流动,以防止电击和其他潜在的危险。
工作原理如下:
1. 高压互锁装置通常包括一个电气互锁开关和一个机械互锁开关。
2. 当车辆处于工作状态时,电气互锁开关通常关闭,允许高压电流在电池系统中流动。
3. 当车辆需要进行充电或维修时,操作员必须首先关闭电气互锁开关,切断高压电流的流动。
4. 机械互锁开关会在电气互锁开关关闭后自动锁定,确保无法再次启动高压电流的流动。
5. 在电气互锁开关关闭和机械互锁开关锁定之后,操作员可以安全地进行充电或维修,并避免电击风险。
6. 在工作完成后,操作员必须解锁机械互锁开关,并打开电气互锁开关,才能恢复高压电流的流动。
纯电动汽车高压互锁的工作原理主要是通过电气和机械互锁的方式,确保在必要时切断高压电源,以保护操作员的安全。这种安全装置是纯电动汽车中重要的安全措施之一。
纯电动汽车高压互锁回路故障诊断分析
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纯电动汽车高压互锁回路故障诊断分析
杨舒乐
长春汽车工业高等专科学校 吉林省长春市 130013
摘 要: 我国新能源汽车产业发展已进入关键阶段,在我国产业规划中,纯电动汽车是新能源汽车行业的重要战略
方向。纯电动汽车高压系统一般具有200-300V 左右的高压电,因此高压系统安全是整车安全的最重要一
环,为保障高压系统安全,纯电动汽车装备有一些安全防护设计,高压互锁就是其中一种,由互锁回路实时监测高压回路是否完好,进而控制高压回路的通断。本文以一款纯电动汽车的高压互锁系统为例,讲解互锁回路的组成、控制原理及故障诊断方法。
关键词:纯电动汽车 高压互锁 故障诊断
2020年10月国务院印发了新能源汽车产业发展规划(2021—2035年),规划中明确提出发展新能源汽车是我国由汽车大国向汽车强国迈进的必由之路,自2009年以来,我国坚持纯电动汽车作为新能源产业发展的重要战略取向,在全球汽车行业转型发展过程中贡献了巨大的力量,注入了新动能。预计到2025年我国新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售量的20%。
规划中提出要持续提高技术创新能力,深化“三纵三横”产业研发布局,提升BMS、动力电池系统等结构的安全技术水平,提高整车综合性能。为保障人员的安全,新能源汽车整车具备一些安全防护设计,包括高压线束、高压回路、维修开关、互锁的设计等。其中互锁是一种防虚接的安全防护设计,互锁回路是否完好直接关系到高压系统是否能正常工作,本文将以吉利帝豪EV300纯电动汽车为例讲解互锁故障的设计原理及故障诊断方法。
高压环路互锁系统原理分析及故障诊断
高压环路互锁系统原理分析及故障诊断
摘要:随着我国汽车保有量持续攀升,不仅带来能源危机,同时也给环境
带来巨大伤害。纯电动汽车和混合动力汽车作为新能源汽车的两大主流,已经成
为我国实现碳中和的重要路径。与传统汽车相比,电动汽车的高压电系统是特有
的技术。其中高压环路互锁系统是电动汽车高压电气安全保护的一个重要组成系统。
本文针对高压环路互锁系统涉及高压部件多且分布广,排查困难的特点。介
绍各高压部件的作用与功能,分析高压环路互锁系统的工作原理,并结合现场维
修实例梳理故障诊断方法。
关键词:
电动汽车高压环路互锁原理分析故障诊断
引言:
高压环路互锁系统,是指通过低压检测信号形成回路,用来实时监测高压模块,导线,连接器所组成的高压网路的完整性及连续性。当互锁回路出现故障时,系统将做出故障报警,切断高压电(车辆停驶时),限制功率运行(车辆行驶时)等措施,保证车辆和人员的安全。高压环路互锁系统是确保人员安全和车辆安全
运行的关键。现行的国家标准《GB/T37133-2018:电动汽车高
压大电流线束和连接器技术要求》中,明确要求“高压系统连接时,功率端子先
接通,信号/控制端子后接通。高压系统断开时,信号/控制端子先断开,功率
端子后断开。”
一、电动汽车高压系统基础结构及各高压部件的功能介绍
1、高压系统基础结构。
目前,大部分电动汽车是在传统汽车基础上进行延伸形成,结构上与传统汽
车最大的区别在于高压动力系统。电动汽车上,整车带有高压电的部件有动力电池、电机控制器、驱动电机、电动压缩机、高压线束等,组成了整车高压系统。
比亚迪e5高压互锁故障案例分析
比亚迪e5高压互锁故障案例分析
比亚迪e5是一款纯电动汽车,作为新能源汽车市场的一员,它受到了消费者的广泛关注。即使是先进的新能源汽车也会出现故障。本文将对比亚迪e5高压互锁故障进行分析,并探讨其可能的原因和解决方案。
一、故障现象描述
某用户在使用比亚迪e5时,发现车辆无法启动,同时仪表盘显示高压互锁故障。该用户在检查车辆后发现,车辆充电正常,但无法启动,同时车辆使用时间不长,应该不存在电池老化等问题。该用户将车辆送到4S店进行维修。
二、故障处理过程
1.检测
汽车维修人员在接收到车辆后,首先进行了全面的检测。经过检测发现,车辆的高压互锁系统出现了故障,导致车辆无法启动。高压互锁系统是电动汽车的保护系统之一,它可以确保在发生故障时及时切断高压电路,避免发生安全事故。
2.故障原因分析
经过检测和分析,维修人员认为该故障可能是由于高压互锁系统中某个传感器或开关出现了故障,导致系统误判而切断了高压电路。也有可能是高压互锁系统的控制单元出现了故障,导致系统无法正常工作。
3.解决方案
针对高压互锁系统的故障,维修人员首先对车辆进行了详细的维修和清洗,以确保传感器和开关的正常工作。他们还对高压互锁系统的控制单元进行了检测和测试,最终确认故障是由于控制单元出现了故障所致。维修人员及时更换了控制单元,并对整个高压互锁系统进行了调试和测试,最终解决了该故障。
1. 传感器和开关故障
2. 控制单元故障
高压互锁系统的控制单元是系统的“大脑”,它负责接收传感器和开关的信号,并作出相应的判断和控制操作。如果控制单元出现故障,就会导致系统无法正常工作,甚至误判切断高压电路。
纯电动汽车高压互锁故障的诊断与分析--以比亚迪5AEB乘用车为例
纯电动汽车高压互锁故障的诊断与分
析--以比亚迪5AEB乘用车为例
摘要:高压互锁系统是纯电动汽车的重要安全装置,它在保证车辆安全运行方面起着关键的作用。本报告介绍了2017款比亚迪5AEB乘用车中可能出现的高压互锁故障,并提出了相应的检修和排除故障的技术方案。
关键词:比亚迪e5;比亚迪5AEB;乘用车;高压互锁;故障检修
1引言
新能源汽车的高压互锁系统用于控制和管理整车高压用电设备及动力电池系统的运行,确保在需要时能够及时切断高压电源,以确保车辆和乘客的安全。文章以2017款比亚迪5AEB为例,介绍新能源纯电动汽车高压互锁故障现象、故障分析、故障诊断技术路线等,并提出相应的故障排除方法。
2 高压互锁概述
新能源汽车高压互锁是一种安全保护措施,旨在防止高压电池系统在特定条件下发生意外通电导致触电事故。这种互锁机制可以防止电池系统在维护、检修或事故情况下产生危险。
2.1动力电池系统:新能源汽车使用高压动力电池来储存能量,供电给驱动电机、电动压缩机、DC/DC转换器、PTC加热器等高压部件;如图1所示,通常具有很高的电压和能量储存能力。
图1-高压架构原理图
2.2高压互锁功能:高压互锁是一种电气或机械装置,用于在某些情况下切
断或隔离高压电池系统的电源。它可以通过控制电源开关、断路器或隔离器来实现。
2.3互锁触发条件:高压互锁通常在以下情况下触发:当车辆需要进行电池
系统的维护或检修时,高压互锁可以切断电源,确保技术人员的安全;如果车辆
发生事故或碰撞,高压互锁可以自动切断电源,避免电池系统的进一步损坏或电
新能源汽车高压互锁精准定位技术研究
新能源汽车高压互锁精准定位技术研究230601
摘要:随着业务增长,汽车工业中的新型汽车发展迅速。新能源汽车拥有比
传统车辆高压系统,因此对互锁和安全系统的需求更大。高压互锁是一种新型的
高压安全设计,它只检测高压回路的完整性,而不准确地检测断点。为了解决这
个问题,提出了一种新型高压互锁设计电路检测。松脱高压连接不仅可以检测高
压回路完整性,还可以准确确定高压连接的连接问题,提高新能量高度的安全系数,降低因新能源汽车高压电路而引起的安全风险,并降低故障诊断。
关键词:高压互锁;新能源汽车;精准定位;安全
新能源汽车不仅拥有更高效、更环保的技术,而且在许多其他领域也有相应
的改革和创新。高压互锁是新型能源汽车的重要组成部分。高压互锁考虑到车辆
的安全性、寿命和运行模式,这对高压互锁运行和未来发展至关重要。但是,新
能源汽车的高压互锁系统也存在技术问题,需要通过高效诊断加以评估和解决。
为此,研究高压互锁系统中故障排除的原理和技术十分重要。
一、新能源汽车高压互锁系统的应用发展现状
我国新能源产业目前处于发展阶段,相关技术需要改进创新。因此,为了提
高新能源汽车的安全性,科学必须使用高压互锁。高压互锁系统的正确应用是新
能源自动化与智能的优势,有助于高压互锁内部功能和结构的开发与优化。此外,高压互锁部分克服了新型汽车功能不足的问题,从而大大加快了新型汽车与高压
互锁融合,大大提高了新型汽车系统的性能。使用新能源也有一定的风险。高压
互锁系统可以导致车辆在运行期间断电,从而可能导致性能下降。此外,不当司
机操作对环境和公众构成严重风险,高压互锁有效解决了新车的安全问题。
纯电动汽车高压互锁及失效问题分析
Internal Combustion Engine &Parts
0引言
从纯电动车高压系统功能安全的角度出发,每个可能存在的风险,都需要有相应的安全措施进行监测,以降低故障发生的概率。所以高压互锁设计作为电动汽车高压系统的一个监测手段在汽车电路设计中进行使用。
电动汽车高压系统工作过程中,最大的一类风险是车辆突然断电,失去动力。造成车辆动力丢失的原因有很多种,其中之一就是高压回路连接位置松脱断开。高压互锁设计可以监测到回路的连续性,并在高压断电之前给VCU 发送报警信号,使VCU 对整车系统采取应对措施。
电动汽车的另外一类风险点,是在系统工作过程中人为误操作,手动断开高压连接器。在断开的瞬间,整个回路电压加在连接器端点两端,而高压连接器自身不具备分断能力,电压击穿空气在两个器件之间产生很强的拉弧,可能对断点周围的人员和设备造成伤害。高压互锁设计的存在,则可以在连接器断开的时候,同时断开动力电池的输出,避免触电。
1高压互锁分析1.1高压互锁定义高压互锁(High Voltage Inter-lock ,简称HVIL ),是用低压信号监视高压回路完整性及连续性的一种安全设计方法。高压互锁设计能识别高压回路异常断开或破损时,及时断开高压电。理论上,低压监测回路比高压先接通,后断开,中间保持必要的提前量,时间长短可以根据车型具体策略确定。
1.2高压互锁原理
整车所有高压连接器连接位置,都需高压互锁信号回路,但互锁回路与高压回路不具有必然的联系。整车上高压,电器A 和电器B 构成一个完整回路。但高压互锁设计,可能对A 电器设置一个单独的互锁信号回路,同时给B 电器也单独设置一个互锁信号回路;也可能把A 和B 的互锁信号串联在一个回路中。即互锁回路可设计成并联模式,也可设计成串联模式。
分析研讨电动汽车高压互锁
分析研究电动汽车高压互锁
相对于传统汽车而言,电动汽车的一个重要特点
就是车内装有能保证足够动力性能的高压系统,包括了充电系统、配电箱、储能系统(动力电池)、动力系统(即驱动电机)等高压部件,如图1所示。由
此而存在的高压电伤害隐患完全有别于传统汽车,其高达300 V以上的电压以及可能达到数十、甚至数
百安培的电流随时考验着车载高压用电器的使用安全。因此,随着电动汽车行业的不断向前发展,对电动汽车电安全的研究刻不容缓。电动汽车高压电安全措施有以下几点。
1)在用户正常操作时,通过绝缘防护、等电势(搭铁电阻)、外壳IP防护、泄漏电流等措施提供
电气防护。
2)环境条件和可能发生的意外事件都可能使得这种保护的强度降低。因此,高压系统配置了绝缘监测功能,一般采用漏电传感器对高压系统进行绝缘监控。
3)在车辆维修保养时,采用紧急维修开关进行安全防护。
4)在异常使用时(例如碰撞、非正常操作断开高压连接器等),采用高压互锁、高压泄放(主动放电、被动放电)保障使用安全。
5)在电路设计时,应能满足电气间隙、爬电距离等要求,并具备各类过压、过流、短路防护功能。
以上为电动汽车高压电安全设计的保护措施,本
文主要对高压互锁进行介绍。
1高压互锁的定义
在ISO国际标准《ISO 6469-3: 2001电动汽
车安全技术规范第3部分:人员电气伤害防护》中,规定车上的高压部件应具有高压互锁装置,但并没有详细地定义高压互锁系统。高压互锁,也指危险电压互锁回路(HVIL Hazardous Voltage InterlockLoop):通过使用电气小信号,来检查整个高压产品、导线、连接器及护盖的电气完整性(连
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分析研究电动汽车高压互锁
相对于传统汽车而言,电动汽车的一个重要特点就是车内装有能保证足够动力性能的高压系统,包括了充电系统、配电箱、储能系统(动力电池)、动力系统(即驱动电机)等高压部件,如图1所示。由此而存在的高压电伤害隐患完全有别于传统汽车,其高达300 V以上的电压以及可能达到数十、甚至数百安培的电流随时考验着车载高压用电器的使用安全。因此,随着电动汽车行业的不断向前发展,对电动汽车电安全的研究刻不容缓。电动汽车高压电安全措施有以下几点。
1)在用户正常操作时,通过绝缘防护、等电势(搭铁电阻)、外壳IP防护、泄漏电流等措施提供电气防护。
2)环境条件和可能发生的意外事件都可能使得这种保护的强度降低。因此,高压系统配置了绝缘监测功能,一般采用漏电传感器对高压系统进行绝缘监控。 3)在车辆维修保养时,采用紧急维修开关进行安全防护。
4)在异常使用时(例如碰撞、非正常操作断开高压连接器等),采用高压互锁、高压泄放(主动放电、被动放电)保障使用安全。
5)在电路设计时,应能满足电气间隙、爬电距离等要求,并具备各类过压、过流、短路防护功能。
以上为电动汽车高压电安全设计的保护措施,本文主要对高压互锁进行介绍。
1高压互锁的定义
在ISO国际标准《ISO 6469-3: 2001电动汽车安全技术规范第3部分:人员电气伤害防护》中,规定车上的高压部件应具有高压互锁装置,但并没有详细地定义高压互锁系统。高压互锁,也指危险电压互锁回路(HVIL Hazardous Voltage InterlockLoop):通过使用电气小信号,来检查整个高压产品、导线、连接器及护盖的电气完整性(连续性),识别回路异
常断开时,及时断开高压电。
高压互锁回路如图2所示。当整车发生碰撞时,碰撞传感器发出碰撞信号,触发HVIL断电信号,整车高压源会在毫秒级时间内自动断开,以保障用户的安
全,如图3所示。
2高压互锁的组成
2.1互锁信号回路
高压互锁信号回路包括两部分,如图2中黑线和虚线所示。
1)黑线部分用于监测高压供电回路的完整性,可以分为两种形式:一种是与高压电源线并联,并在所有高压连接器端与连接器监测器连接,将所有的连接串接起来组成一个完整的回路(图4),可以利用高压线上的屏蔽线组成信号回路的一部分,以使整个系统变得更简单和可靠;另外一种形式为各个高压部件控制器负责监测各自的HVIL信号,只有当全部的控制器收到HVIL接通信号时,才允许接通高压源,如图5所示。
2)虚线部分用来监测所有高压部件保护盖是否非法开启,利用信号线将所有高压器件上的监测器全部串联起来,组成另外一条监测信号回路。
2.2互锁监测器
监测器分为两类,一种用于监测高压连接器连接是否完好,另外一种用于监测高压部件的保护盖是否开启。
1)高压连接器监测器如图6所示,图6a为将监测器设置在连接器上的一体式的设计,图6b为通用的最新专利设计。
通用监测器的设计是利用压接方法在连接器自锁结构上增加电气连接作为自锁回路短接信号,这种设计既保证了连接器防水等级又能不增加冗余的空间,非常巧妙。图7中白色方框区为某车型动力电池动力母线
互锁监测器,在动力母线拔出时,其也会随之断开,HVIL高压互锁回路就会触发高压断电信号,保障用户的操作安全。
2)高压部件开盖监测器如图8所示,结构类似于连接器,一端安装于高压部件保护盖上,另外一端安装于高压部件主体内部,当保护盖开启时连接器也断开,HVIL信号中断。通常需要设置监测器的部件包括:①驱动电机控制器;(2)DC-DC变换器;③高压配电
箱;④车载充电器;⑤空调驱动器;⑥电池管理器。
2.3自动断路器
自动断路器(也称正极、负极接触器)为互锁系统切断高压源的执行部件,形式类似于继电器,如图9所示。在高压互锁系统识别到危险情况时,能否正确断开高压源是非常关键的,所以自动断路器对高压互锁的作用影响相当大,其如何设置需参照以下原则。
1)自动断路器需要尽可能地接近电池包(高压源),以减少在断电时候继续蓄能的电路。
2)自动断路器的初始状态应该是常开的状态,需要控制器给予安全信号方能闭合,以避免高压线路误接通。
3)复位自动断路器应要求操作者施加额外的信号,需其确认当有贫为已消除高压危险的情况方能复位。
4)自动断路器应具有自诊断的能力,将其内部的故障检测出来并予以显示,如果不能正常工作,则整车需要特殊处理(停车或报警)。
5)自动断路器即使是在出现供电电压过低的情况下也应能操作。
6)自动断路器需要提供一个输出信号,提前通知其他用电负载,使之能在断电之前有提前响应的时间。 7)行驶过程中等特殊情况不能强行断开。
图10为DC-DC供电原理图,其中自动断路器建议设计在最靠近动力电池包处,由此可以减少断电时蓄能的电路,而且使用的是双极同时断开,可以使高压互锁起作用时高压源彻底和各高压部件隔离,能够很好地保护使用者。断路器也可以设置在电池包的正中央位置,通过切断高压源内部的连接,起到整车彻底
断电的目的。
3控制策略
高压互锁系统在识别到危险时,整个控制器应根据危险时的行车状态及故障危险程度运用合理的安全策略,这些策略包括以下几点。
1)故障报警。无论电动汽车在何种状态,高压互锁系统在识别到危险时,车辆应该对危险情况做出报警提示,需要仪表或指示器以声或光报警的形式提醒驾驶员,让驾驶员注意车辆的异常情况,以便及时处理,避免发生安全事故。
2)切断高压源。当电动汽车在停止状态时,高压互锁系统在识别严重危险情况时,除了进行故障报警,还应通知系统控制器断开自动断路器,使高压源被彻底切断,避免可能发生的高压危险,确保财产和人身安全。
3)降功率运行。电动汽车在高速行车过程中,高压互锁系统在识别到危险情况时,不能马上切断高压源,应首先通过报警提示驾驶员,然后让控制系统降低电机的运行功率,使车辆速度降下来,以使整车高压系统在负荷较小的情况下运行,尽量降低发生高压危险的可能性,同时也允许驾驶员能够将车辆停到安全地方。